Calcul amusant notamment pour les astronomes

[seba]

Pas grand-chose à voir avec la photo mais un peu quand même (un peu de photométrie).
Comparaison entre le soleil et un filament d'ampoule.

Puissance rayonnée par le soleil : 3,826x10^26 watts
Volume du soleil : 1,41x10^27 m3
Masse du soleil : 1,99x10^30 kg

Pour le filament de l'ampoule (53 watts), le diamètre est de 20 microns et sa longueur de 883mm d'après mes mesures.

Puissance rayonnée : 53 watts
Volume : 2,77x10^-10 m3
Masse : 4,3x10^-6 kg

Donc pour le soleil, puissance volumique moyenne 0,27 W/m3 et puissance massique moyenne 0,0002 W/kg
Pour le filament, puissance volumique 1,91x10^11 W/m3 et puissance massique 12325 kW/kg
Ceci si je ne me suis pas planté dans les calculs.

Question : comment se fait-il qu'avec des valeurs aussi faibles la température du soleil soit si élevée, et avec des valeurs aussi fortes la température du filament soit aussi faible ?

[Nikojorj]

Ce ne serait pas plus juste de rapporter la puissance rayonnée à la surface du bouzingue?
Au milieu du Soleil je pense qu'il fait plus chaud que 6000K.

[Col Hanzaplast]

Différence de rendement entre des gazes en fusion et un filament en tungstène ?

Sans aller jusqu'au soleil déjà différence de rendement entre une LED et un filament en tungstène ?

[philooo]

Différence de rendement entre des gazes en fusion et un filament en tungstène ?

Ce ne sont pas des gaz en fusion mais de la fusion nucléaire (une grosse bombe H, pour faire simple).

Ce ne serait pas plus juste de rapporter la puissance rayonnée à la surface du bouzingue?

Voilà.

[astrophoto]

15 millions de degrés au centre du Soleil pour entretenir la fusion nucléaire au sein du plasma. Ce qui sort du Soleil c'est cette énergie qui s'est propagée du centre vers la surface (à 6000 degrés environ) sur une distance de 700000 km.

1 m² de surface solaire émet 63 mégawatts. Donc 20 m² de surface solaire sort autant de puissance qu'une centrale nucléaire   Pas si mal, pour une densité de gaz à la surface solaire qui est 4000 fois inférieure à la densité de l'air au niveau de la mer.

[HEXAPHASE]

Bonjour,
On tire une canalisation bien calorifugée, bonjour l'héliothermie.
Fini la géothermie et le GES.
Bon petit déjeuner.

Frédéric.

EOT 0000100

[Nikojorj]

Ce ne serait pas plus simple de faire une sphère de Dyson?

[egtegt²]

Je n'ai pas compris, tu parles de température du soleil ou de température de la couleur du soleil ?

[Nikojorj]

C'est bien la beauté du corps noir : pour lui, c'est la même chose.

[Rami]

Comparer la température du soleil (laquelle ?) et celle du filament, c'est un peu mélanger des choux et des carottes car les phénomènes d'émission lumineuse sont différents.

Sinon, pour info sur la température du soleil :

https://theconversation.com/pourquoi-latmosphere-du-soleil-est-elle-beaucoup-beaucoup-plus-chaude-que-sa-surface-217692

[seba]

Comparer la température du soleil (laquelle ?) et celle du filament, c'est un peu mélanger des choux et des carottes car les phénomènes d'émission lumineuse sont différents.

La source de l'énergie est différente mais dans les deux cas l'émission lumineuse est d'origine thermique.

[egtegt²]

La source de l'énergie est différente mais dans les deux cas l'émission lumineuse est d'origine thermique.

En es tu sûr ?

[astrophoto]

En es tu sûr ?

je pense que oui, pour ce qui est de la surface du soleil (c'est ce qu'on voit d'ici). Au centre du soleil c'est différent.

Par contre au niveau densité c'est extrêmement différent.

[seba]

En es tu sûr ?

Oui le spectre de la photosphère est continu (moins les raies d'absorption) et correspond à une émission thermique.

[seba]

je pense que oui, pour ce qui est de la surface du soleil (c'est ce qu'on voit d'ici). Au centre du soleil c'est différent.

Par contre au niveau densité c'est extrêmement différent.

Je pense qu'il faudrait comparer le noyau du soleil et le filament (autour du noyau il n'y a pas de production d'énergie).
La puissance volumique du noyau reste très faible comparée à celle du filament (et la puissance massique beaucoup plus faible encore).

[seba]

D'après mes calculs, la puissance volumique du noyau est de l'ordre de 20 W/m3 et la puissance massique moyenne de 0,002 W/kg.
Pour le filament c'est 190 000 000 000 W/m3 et 12 300 000 W/kg.

[egtegt²]

Il me semble que tu compares deux choses différentes : dans un cas la puissance électrique absorbée par l'ampoule, dans l'autre la puissance lumineuse émise par le soleil.

Par exemple est-ce que tes valeurs pour le soleil concernent la totalité des émissions ou seulement le visible ?

Autre question : est-ce que toute la puissance du soleil est émise vers l'espace ou est-ce qu'une partie est absorbée en interne ?

[astrophoto]

Il me semble que tu compares deux choses différentes : dans un cas la puissance électrique absorbée par l'ampoule, dans l'autre la puissance lumineuse émise par le soleil.

effectivement une partie (grande ?) de l'énergie injectée dans le filament est dissipée sous forme de chaleur et non de lumière (c'est pour ça que l'ampoule chauffe)

Autre question : est-ce que toute la puissance du soleil est émise vers l'espace ou est-ce qu'une partie est absorbée en interne ?

l'énergie est produite au centre du soleil puis les photons (de toutes longueurs d'onde : gamma, X, UV, etc.) se frayent un chemin vers la surface en étant absorbés et réémis un très grand nombre de fois : on estime qu'ils mettent environ 100000 ans pour finir par en sortir ! Et il ne leur faut que 8 minutes pour parcourir les 150 millions de km jusqu'à la Terre (on voit le soleil tel qu'il était 8 minutes auparavant). Mais au final, le soleil étant en équilibre (température et pression), l'énergie produite au centre et celle qui en sort dans l'espace sont équivalentes.

Nota : la zone de production d'énergie correspond à une zone d'une dimension d'environ 10% du rayon solaire.

[egtegt²]

Merci pour les précisions

Cela dit tu n'as pas répondu à ma seconde question : est-ce que le chiffre donné par Seba correspond à la totalité de l'énergie émise par le soleil ou simplement à la partie visible ? J'ai trouvé ce chiffre sur plusieurs sites mais nulle part il n'est indiqué à quelle énergie exactement il correspond.

[seba]

Pour le filament, étant donné que sa température est stable, l'énergie émise est forcément égale à l'énergie consommée.
Même remarque pour le Soleil, l'énergie émise est égale à sa production.
Et tant pour le filament que pour le Soleil, ça concerne toutes les longueurs d'onde.

[astrophoto]

Pour le filament, étant donné que sa température est stable, l'énergie émise est forcément égale à l'énergie consommée.
Même remarque pour le Soleil, l'énergie émise est égale à sa production.
Et tant pour le filament que pour le Soleil, ça concerne toutes les longueurs d'onde.

seba, une lampe à incandescence a un rendement de 5%, ce qui veut dire que 95% de l'énergie injectée est dissipée sous forme de chaleur (par conduction dans l'ampoule), pas de lumière. Ce n'est pas le cas du soleil qui évolue dans le vide, donc sans conduction.

Ton filament qui consomme 50W émet 2,5W en lumière et 47,5W à chauffer ton logement. On devrait appeler ça un radiateur lumineux 

[seba]

seba, une lampe à incandescence a un rendement de 5%, ce qui veut dire que 95% de l'énergie injectée est dissipée sous forme de chaleur (par conduction dans l'ampoule), pas de lumière. Ce n'est pas le cas du soleil qui évolue dans le vide, donc sans conduction.

Ton filament qui consomme 50W émet 2,5W en lumière et 47,5W à chauffer ton logement. On devrait appeler ça un radiateur lumineux 

Que ce soit de la lumière ou pas, ce sont 53w qui sont dissipés.
Si tu appelles ça un radiateur, c'est que l'énergie est dissipée par radiation.
Par ailleurs il existe aussi des ampoules dont l'enveloppe ne contient aucun gaz, et l'énergie est dissipée entièrement par radiation.
Même dans une ampoule remplie de gaz, la dissipation par conduction doit être minoritaire, et si 5% sont de la lumière, la plus grande part sont des IR dissipés par radiation.

[egtegt²]

Tu as raison, la quasi totalité de l'énergie est émise sous forme de rayonnement, visible ou infrarouge. Mais pour tes chiffres sur le soleil, c'est bien moins clair, je n'ai rien trouvé qui indique si ces chiffres correspondent au visible ou à tout le spectre.

Cela dit pour répondre en partie à ta question initiale, tu parles de puissance massique (ou volumique ce qui ne change pas énormément), mais il faudrait plutôt parler de puissance par unité de surface car seules les couches externes émettent un rayonnement électromagnétique. Les émissions internes sont absorbées en interne. Et vu que la masse ou le volume sont un cube et la surface un carré, sans faire le calcul ça doit expliquer l'essentiel de la différence.

[seba]

Cela dit pour répondre en partie à ta question initiale, tu parles de puissance massique (ou volumique ce qui ne change pas énormément), mais il faudrait plutôt parler de puissance par unité de surface car seules les couches externes émettent un rayonnement électromagnétique. Les émissions internes sont absorbées en interne. Et vu que la masse ou le volume sont un cube et la surface un carré, sans faire le calcul ça doit expliquer l'essentiel de la différence.

En fin de compte toute la puissance produite par le soleil est dissipée sinon la température augmenterait.

[Rami]

En fin de compte toute la puissance produite par le soleil est dissipée sinon la température augmenterait.

Je dirai plutôt rayonnée...